Výkonové vypínače vn a vvn

1. Výkonové vypínače vn a vvn

2. Základní vlastnosti Výkonové vypínače mají schopnost spínat všechny druhy zátěže (naprázdno, při zatížení) a všechny typy poruch, včetně zkratů. Rozdělení vypínačů 1. Podle velikosti napětí (např. 25, 123, 420 kV) 2. Podle jmenovitého proudu – velikost proudu, který musí vypínač trvale vydržet ( řada od 200 do 800 A). 3. Podle jmenovitého vypínacího proudu – největší zkratový proud, který vypínač vypne za předepsaných podmínek.

3. Zhášení oblouku Od způsobu zhášení oblouku je odvozen název vypínače: 1. v oleji - máloolejové vypínače 2. ve vzduchu - tlakovzdušné 3. ve vakuu - vakuové (pouze vn) 4. v plynu SF6 - tlakoplynové 5. v magnetickém poli - magnetické (stejnosměrné obvody) V současné době se provádí unifikace a sjednocení v používání vypínačů: 1. soustava vn -, máloolejové (postupný útlum), tlakoplynové, vakuové 2. soustava vvn - tlakoplynové

4. Máloolejové vypínače Oblouk Pevný kontakt Pohyblivý kontakt Proudění oleje Expanzní prostor Minerální olej je pouze ve zhášecí komoře (proto máloolejové). Princip: při zapálení oblouku dochází k zahřívání oleje, olej proudí úzkými štěrbinami napříč oblouku. Oblouk je chlazen a vytlačen do zhášecích štěrbin Směr pohybu kontaktu při vypínání

6. Máloolejové vypínače Nevýhody máloolejových vypínačů: 1. Po každém těžším vypnutí (zkrat) dochází ke zhoršení vlastností oleje (saze)  nutná kontrola oleje. 2. Minerální olej je velmi citlivý na vlhkost. I minimální obsah vody výrazně snižuje kvalitu oleje  nutná pravidelná kontrola oleje. 3. Nepříznivý vliv na ekologii. U venkovního provedení se vyžadují jímky, které zachytí olej v případě jeho úniku.

8. Tlakovzdušné vypínače Tlakovzdušné vypínače byly pro výborné vypínací schopnosti nejvíce využívány v 80. a 90. letech v soustavách vvn. Jako zhášecí médium je použit stlačený vzduch. Princip zhášení - oblouk je chlazen prouděním vzduchu v trysce mezi kontakty kontakty tryska elektrický oblouk proudění stlačeného vzduchu (2 - 6 MPa)

9. Tlakovzdušné vypínače Hlavní části: 3. pevné kontakty 4. pohyblivý kontakt 5. dutý nosný izolátor 9. jiskřiště (připojení zhášecího odporu) 10. zhášecí odpor Jmenovité napětí jedné komory ~ 50 kV (pro vvn stavebnicová konstrukce).

10. Vlastnosti tlakovzdušných vypínačů Výhody: * vysoké vypínací výkony * stavebnicová konstrukce * krátké vypínací časy (umožňoval OZ) Nevýhody: * tlaková nádoba, rozvod stlačeného vzduchu, kompresor * vysoké tlaky kladou značné nároky na utěsnění vypínače a mechanickou pevnost ovládacího ústrojí * problémy s vypínáním blízkých zkratů (vysoká strmost zotaveného napětí) * hlučnost

11. Jednopólový tlakovzdušný vypínač 400 kV Jednopólový tlakovzdušný vypínač 110 kV

13. Vakuový vypínač oddělení kontaktů přerušení oblouku  nárůst zotaveného napětí hoření oblouku jmenovité napětí kontakty sepnuty Uhašení oblouku v nule proudu

14. Vznik a princip uhašení oblouku 1. Při snižování tlaku na kontakty dochází ke zvyšování teploty na povrchu kontaktů a následnému odpařování kontaktního kovu. 2. Mezi kontakty je mrak kovových par, ve kterých dochází k ionizaci prostředí  zapálí se oblouk. 3. Oblouku má tvar rovnoramenného trojúhelníka s vrcholem na katodě. 4. Při velkých vypínacích proudech dochází ke zúžení oblouku na anodě. 5. Při oddalování kontaktů dochází velmi rychle k uhašení oblouku a přerušení obvodu. 6. Po uhašení oblouku páry kondenzují na vodivém stínítku u povrchu komory  obnoví se elektrická pevnost vakua.

15. Vakuový vypínač zkratový proud jmenovitý proud I > In Rotace oblouku na elektrodách  rovnoměrné tepelné zatížení elektrod Vypnutí proudu

16. Popis vakuového vypínače Vnější obal - izolátor Pevný kontakt Pohyblivý kontakt Spínací komora Vlnovec

17. Vlastnosti vakuového vypínače Výhody: * vysoký stupeň vakua (až 10-6 Pa) výrazně zvyšuje elektrickou pevnost  minimální zdvih kontaktů (řádově mm) * mají malé obloukové napětí (do 30 V)  malá zhášecí energie * nehořlavé prostředí, nedochází k vyfouknutí ionizovaných plynů a plamene * minimální údržba, dlouhá životnost (až 100 x Ikn) Nevýhody: * hrozí utržení oblouku před průchodem proudu nulou  nebezpečí vzniku přepětí * komory nelze zapojovat do série  použití pouze pro vn

19. Tlakoplynový vypínač SF6 Oblouk je uhašen v elektronegativním plynu, nejlépe se osvědčil SF6 (fluorid sírový). Vlastnosti plynu SF6: * bezbarvý, bez zápachu, nejedovatý, nedýchatelný, nehořlavý. * při normálních podmínkách (tlak a teplota) je 5 x těžší než vzduch, má vyšší tepelnou vodivost než vzduch, do 1500C je chemicky stálý. * má vyšší elektrickou pevnost než vzduch (při tlaku 0,25 MPa je elektrická pevnost 13 kV/mm).

20. Tlakoplynový vypínač SF6 Vlastnosti plynu SF6 při hoření oblouku: * v porovnání se vzduchem se odvádí z oblouku větší množství tepla  nízká teplota oblouku (asi ¼ teploty oblouku ve vzduchu) * malé obloukové napětí * úzký obloukový kanál * stabilní hoření oblouku * aktivně se podílí na uhašení oblouku (při průchodu proudu nulou se rychle snižuje vodivost)  rychlý nárůst elektrické pevnosti mezi kontakty  po průchodu proudu nulou je malá pravděpodobnost opětovného zapálení oblouku

21. Popis vypínače SF6 3. zhášecí tryska 4. pohyblivý opalovací kontakt 5. pohyblivý kontakt 6. pevný opalovací kontakt 7. pevný kontakt 9 bezpečnostní ventil

22. Princip vypínače SF6 Hlavní kontakty - sepnuto Hlavní kontakty - rozpojeny Opalovací kontakty - sepnuto Vrchní komora s plynem SF6 – tlak vyrovnán Přepouštěcí ventil Přepouštěcí ventil je otevřen – tlak je vyrovnán Spodní komora s plynem SF6 – tlak vyrovnán Zapnutý vypínač Vypínání vypínače – opalovací kontakty zůstávají sepnuty

23. Princip vypínače SF6 Hlavní kontakty zůstávají rozpojeny Pomocné kontakty rozpojeny – zapálení oblouku  působením oblouku naroste tlak  přepouštěcí ventil se uzavře Plyn SF6 proudí přes trysku do horní nádoby, proudění plynu způsobí uhašení oblouku Po uhašení oblouku dojde k oddálení kontaktů, tlak ve zhášení komoře klesá  ventil se opět otevře a dojde k vyrovnání tlaků Vypnutí velkého proudu

24. Princip vypínače SF6 – jiný vypínač Vypínání malého proudu ventil otevřen Vypínání velkého proudu ventil uzavřen Zapnuto